KR20030061583A - 감량화된 지지체를 가진 중공사막 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 감량화된 지지체를 가진 중공사막 및 그 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로 그 제조방법은 지지체를 알칼리로 처리하여 감량하는 단계; 상기 감량화된 지지체와 방사원액을 방사구금을 통하여 동시에 방사시켜 상기 지지체에 코팅층을 형성시키는 단계; 및 상기 액상의 코팅층을 비용매에 침전시켜 고상으로 전환하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따라 제조된 중공사막은 지지체의 외부면에 코팅층이 얇게 형성된 막으로, 감량가공된 지지체를 사용하여 코팅층과의 상호 결속력을 증가시킴으로써 코팅된 층이 탈착되지 않고 강도가 우수하다.
Description
본 발명은 감량화된 지지체를 구비하여 코팅층이 잘 벗겨지지 않고 강도가 우수한 중공사막 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 올레핀 계통의 중공사막은 용융방사를 통해 방사됨으로써 소재 자체의 물리적 특성을 가지고 있어 신도나 강도가 습식방사를 통해 제조된 중공사막보다는 뛰어나다. 그러나 올레핀 계통의 중공사막은 포어 크기를 조절하거나 막의 중요한 특성인 친수성을 부여하기가 용이하지 않다. 건습식이나 습식방사를 통해 제조되는 중공사막의 경우에는 폴리머를 용매에 녹인 후 침전공정을 거쳐 제조함으로써 폴리머 소재 자체의 물리적 성질이 많이 저하되고, 중공사막의 강도는 막 내부의 포어 크기 또는 치밀도 등에 의해 영향을 많이 받으며, 전반적으로 중공사막의 강도가 낮다. 그리하여 수처리용으로 사용할 경우 중공사막은 그 자체로서 사용하지 못하고 모듈의 형태로 적용하게 되는데 이 경우 막의 오염을 최소화하기 위하여 모듈내에서 처리수의 유속을 증가시키거나 중공사막을 흔들리게 하는 방법을 사용하지만, 이러한 방법들은 한계가 있어서 중공사막의 모듈화 또는 시스템화에 제약이 따른다.
상기한 문제를 해결하기 위하여 미국특허 5,472,607에서는 지지체인 브레이드(braid)에 선택투과막을 얇게 코팅하는 방법으로 막의 강도를 강화시켰다. 그러나 상기 중공사막은 코팅층과 브레이드의 접착력이 약하여 사용중에 충격 등으로 인하여 코팅층이 부분적으로 벗겨질 가능성이 높은 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 강도가 우수하면서 코팅층이 탈착되지 않는 중공사막을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 코팅층의 접착력이 우수한 중공사막을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 감량화된 지지체를 가진 중공사막을 제조하기 위한 2중관형 방사구금의 단면도이다.
<도면의 주요부분에 관한 부호의 설명>
1: 지지체 노즐 유입구2: 상부 구금
3: 상하부 구금 결합부4: O-링
5: 방사원액 노즐 유입구6: 중공사막 토출구
7: 하부 구금
본 발명은 코팅층의 접착력이 우수한 중공사막에 관한 것으로, 상기한 목적을 달성하기 위하여 지지체를 감량화한 중공사막을 제공하며, 이를 제조하기 위한 구체적인 방법은 지지체를 알칼리로 처리하여 감량하는 단계; 상기 감량화된 지지체와 방사원액을 방사구금을 통하여 동시에 방사시켜 상기 지지체에 코팅층을 형성시키는 단계; 및 상기 액상의 코팅층을 비용매에 침전시켜 고상으로 전환하는 단계를 포함한다.
본 발명의 특징은 지지체를 감량화하여 코팅층과의 결속력을 강화시키는 것으로, 이를 위하여 지지체를 알칼리로 처리하여 감량시킨다. 상기 알칼리는 1 내지 50% (w/v)의 NaOH 또는 KOH 수용액이다. 상기 감량단계는 70 내지 150℃에서 10 내지 180분간 수행되며, 경우에 따라 감량단계에서 에틸알콜, 프로필알콜 등의 알콜을 추가로 첨가할 수 있다. 본 발명에서 "감량화"란 브레이드의 굵기를 가늘게 하면서 그 표면에 요철을 형성시키는 것으로, 이로 인하여 지지체와 코팅층의 결속이 강화되어 코팅층이 잘 벗겨지지 않는 것이다.
상기 지지체는 폴리에틸렌 테레프탈레이트계의 브레이드이다. 상기 방사원액은 합성고분자, 첨가제 및 용매를 포함하며, 상기 합성고분자는 폴리아크릴로나이트릴, 폴리술폰, 술폰화 폴리술폰, 폴리에테르술폰 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택된다. 상기 첨가제는 중공사막의 친수화나 포어크기를 조절하기 위한 목적으로 사용되며, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 글리세린, 폴리비닐 피롤리돈, 물, 글리세린 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택된다. 상기 용매는 디메틸포름아미드, N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸아세트아미드, 클로로포름 및 이들의혼합물로 구성된 군에서 선택된다.
상기한 방법에 따라 제조되는 중공사막은 감량화된 지지체를 구비하며, 상기 지지체의 평균감량률은 5 내지 80%이다. 감량률이 5% 이하인 경우 고분자 코팅층과 브레이드의 접착력이 적어 감량하지 않은 경우와 유사하고, 감량률이 80% 이상인 경우 브레이드의 요철이 오히려 감소하여 요철에 의한 접착력 효과가 감소한다.
상기 지지체의 평균요철도는 20 내지 250%이다. 이와 같이 제조된 중공사막의 코팅층 두께는 감량화되지 않은 중공사막의 코팅층에 비하여 1% 이상 감소된다. 두께의 감소가 1% 이하라면 지지체가 거의 감량되지 않은 것으로 간주한다. 중공사막의 지지체 중 감량된 것은 실이 가늘어지고 그 표면에 요철이 형성되므로, 지지체의 내부 및 요철된 부위로 고분자용액의 침투가 용이하여 상전환시 코팅층이 얇아지면서 두께가 감소되는 것이며, 또한 이로 인하여 지지체와 코팅층 사이의 접착력이 강화되어 코팅층이 탈착되지 않는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 감량화된 지지체를 가진 중공사막을 제조하기 위한 2중관형 방사구금의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다. 도 1에 따르면 본 발명에서 사용하는 방사구금은 크게 상부 구금(2) 및 하부 구금(7)으로 구성되며, 상하부 구금 결합부(3) 및 O-링(4)에 의해 결합되어 있다. 지지체 노즐은 구금 중앙축의 종 방향으로 연장되어 있으며, 지지체 노즐과 방사원액 노즐이 방사구금 중앙 하단부에서 연통되어 지지체와 방사원액이 합류하게 된다. 이때 방사원액 노즐은 지지체 노즐의 외주면과 일정한 간격을 두면서 형성된 관상형의 유로를 구비한다. 지지체는 지지체 노즐 유입구(1)로 유입되고, 방사원액은 방사원액 노즐 유입구(5)로유입되며, 지지체 및 방사원액은 구금 중앙 하단에서 합류하여 중공사막 토출구(6)로 동시에 토출된다.
이하, 실시예를 들어 본 발명은 상세하게 설명하고자 하지만, 이들 실시예에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되는 것은 아니다.
비교예
디메틸포름아미드(DMF: dimethyl formamide) 용매에 폴리아크릴로 나이트릴과 폴리비닐 피롤리돈(PVP: polyvinyl pyrrolidone)을 녹여 방사원액을 제조하였으며, 이때 방사원액의 점도는 25℃에서 8,600 cps였다. 지지로체로는 감량가공하지 않은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)계의 브레이드를 사용하였으며, 상기 브레이드의 외경은 1.0 mm이었다. 제조된 방사원액과 브레이드를 방사구금을 통하여 10 g/min의 토출량으로 물과 디메틸포름아미드의 혼합용액인 비용매에 토출시킴으로써 중공사막을 제조하였다.
실시예 1
디메틸포름아미드 용매에 폴리아크릴로 나이트릴과 폴리비닐 피롤리돈을 녹여 방사원액을 제조하였으며, 이때 방사원액의 점도는 25℃에서 8,600 cps였다. 지지체로는 5% (w/v) NaOH 수용액으로 처리하여 감량가공한 폴리에틸렌테레프탈레이트계의 브레이드를 사용하였으며, 상기 브레이드의 감량률은 21%, 외경은 1.0 mm이었다. 제조된 방사원액과 감량가공된 브레이드를 도 1의 방사구금을 통하여 10 g/min의 토출량으로 물과 디메틸포름아미드의 혼합용액인 비용매에 토출시킴으로써 중공사막을 제조하였다.
실시예 2
N-메틸-2-피롤리돈(NMP: N-methyl-2-pyrrolidone) 용매에 폴리에테르 술폰 (PES: polyether sulfone)과 폴리에틸렌 글리콜(PEG: polyethylene glycol)을 녹여 방사원액을 제조하였으며, 이때 방사원액의 점도는 25℃에서 4,400 cps였다. 지지체로는 10% (w/v) NaOH 수용액으로 처리하여 감량가공한 폴리에틸렌 테레프탈레이트계의 브레이드를 사용하였으며, 상기 브레이드의 감량률은 40%, 외경은 1.0 mm이었다. 제조된 방사원액과 감량가공된 브레이드를 도 1의 방사구금을 통하여 10 g/min의 토출량으로 물과 N-메틸-2-피롤리돈의 혼합용액인 비용매에 토출시킴으로써 중공사막을 제조하였다.
실시예 3
디메틸아세트아미드(DMAc: dimethyl acetamide) 용매에 폴리술폰(PSF: polysulfone)과 물을 녹여 방사원액을 제조하였으며, 이때 방사원액의 점도는 25℃에서 3,400 cps였다. 지지체로는 10% (w/v) KOH 수용액으로 처리하여 감량가공한 폴리에틸렌 테레프탈레이트계의 브레이드를 사용하였으며, 상기 브레이드의 감량률은 35%, 외경은 1.0 mm이었다. 제조된 방사원액과 감량가공된 브레이드를 도 1의 방사구금을 통하여 10 g/min의 토출량으로 물과 디메틸아세트아미드의 혼합용액인 비용매에 토출시킴으로써 중공사막을 제조하였다.
| 구분 | 코팅층의 평균두께(㎛)1) | 분리층의 평균두께(㎛)2) | 감량률(%)3) | 코팅층 탈착 |
| 비교예 | 62 | 0.8 | - | ○ |
| 실시예 1 | 58 | 0.8 | 21 | × |
| 실시예 2 | 56 | 0.6 | 40 | × |
| 실시예 3 | 56 | 0.6 | 35 | × |
| [주] 1): 코팅층의 평균 두께 = (중공사막의 평균외경 - 브레이드의 평균외경) ÷ 22): 코팅부분 중 실제 분리역할을 하는 외표면의 두께 (SEM 측정, 1,000배)3): 감량률(weight loss) = (감량가공전 시료의 무게 - 감량가공후 시료의 무게)÷감량가공전 시료의 무게×100(%) |
표 1은 비교예 및 실시예 1-3에서 제조된 중공사막의 물성을 나타낸 것으로, 감량가공된 지지체를 사용한 경우 분리층을 포함한 코팅층의 두께가 감소하였다. 또한 감량가공된 지지체를 사용하지 않은 비교예의 경우 코팅층이 충격에 의해 부분적으로 탈착되었으나, 감량가공된 지지체를 사용한 실시예 1-3의 경우 코팅된 막이 탈착되지 않았다.
이상 실시예를 들어 상세하게 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 감량화된 지지체를 구비한 중공사막은 강도가 우수하면서 코팅층이 탈착되지 않는다.
Claims (11)
- 지지체를 알칼리로 처리하여 감량하는 단계;상기 감량화된 지지체와 방사원액을 방사구금을 통하여 동시에 방사시켜 상기 지지체에 코팅층을 형성시키는 단계; 및상기 액상의 코팅층을 비용매에 침전시켜 고상으로 전환하는 단계를 포함하는 감량화된 지지체를 가진 중공사막의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 지지체는 폴리에틸렌 테레프탈레이트계의 브레이드인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 알칼리는 1 내지 50% (w/v)의 NaOH 또는 KOH 수용액인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 감량단계는 70 내지 150℃에서 10 내지 180분간 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 감량단계에서 에틸알콜 또는 프로필알콜을 추가로 첨가하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 방사원액은 합성고분자, 용매 및 첨가제를 포함하며, 상기 합성고분자는 폴리아크릴로나이트릴, 폴리술폰, 술폰화 폴리술폰, 폴리에테르술폰 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 6항에 있어서, 상기 용매는 디메틸포름아미드, N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸아세트아미드, 클로로포름 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 6항에 있어서, 상기 첨가제는 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 글리세린, 폴리비닐 피롤리돈, 물, 글리세린 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항의 방법에 따라 제조되는 감량화된 지지체를 가진 중공사막.
- 제 9항에 있어서, 상기 지지체의 평균감량률이 5 내지 80%인 것을 특징으로 하는 중공사막.
- 제 9항에 있어서, 상기 중공사막의 코팅층 두께가 감량화되지 않은 중공사막의 코팅층에 비하여 1% 이상 감소된 것은 특징으로 하는 중공사막.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020020002221A KR20030061583A (ko) | 2002-01-15 | 2002-01-15 | 감량화된 지지체를 가진 중공사막 및 그 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020020002221A KR20030061583A (ko) | 2002-01-15 | 2002-01-15 | 감량화된 지지체를 가진 중공사막 및 그 제조방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20030061583A true KR20030061583A (ko) | 2003-07-22 |
Family
ID=32218061
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020020002221A KR20030061583A (ko) | 2002-01-15 | 2002-01-15 | 감량화된 지지체를 가진 중공사막 및 그 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20030061583A (ko) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100855664B1 (ko) * | 2007-02-15 | 2008-09-03 | 웅진케미칼 주식회사 | 지지체 일체형 다공성 멤브레인의 제조방법, 그로부터제조된 멤브레인 및 그를 이용한 절곡필터 |
| KR100990473B1 (ko) * | 2002-07-20 | 2010-10-29 | 주식회사 파라 | 다공성 보강용 지지체를 가지는 중공사막 및 그 제조방법 |
| KR101044808B1 (ko) * | 2010-09-17 | 2011-06-29 | 주식회사 은성콘크리트 | 탈출로를 구비한 수로관 |
| KR101134345B1 (ko) * | 2009-01-08 | 2012-04-09 | 허준혁 | 계면접착력이 우수한 중공사 분리막의 제조방법 및 그로부터 제조된 중공사 분리막 |
-
2002
- 2002-01-15 KR KR1020020002221A patent/KR20030061583A/ko not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| KR101044808B1 (ko) * | 2010-09-17 | 2011-06-29 | 주식회사 은성콘크리트 | 탈출로를 구비한 수로관 |
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